ارزیابی فنی اقتصادی تولید آب آشامیدنی با به‌کارگیری محرک‌های مختلف در سیستم تولید همزمان سرمایش، حرارت، توان و آب شیرین

نوع مقاله : طرح پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار مهندسی مکانیک، دانشگاه ولیعصر رفسنجان

2 کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه ولیعصر رفسنجان

چکیده

در این پژوهش ابتدا به‌مدلسازی یک سیستم تولید همزمان سرمایش، حرارت و توان CCHP و سپس یک آب شیرین کن تبخیری چند اثره با تراکم بخار حرارتی MEE-TVC پرداخته ‌می‌شود. محرک‌های اصلی در نظر گرفته شده برای سیستم CCHP سه نوع شامل توربین گازی، موتور گاز سوز و موتور دیزل به‌صورت جداگانه، به‌منظور تامین بخشی از توان و گرمای مورد نیاز ‌می‌باشد. هدف اصلی در این پژوهش مقایسه فنی و اقتصادی آب شیرین کن MEE-TVC کوپل شده با سیستم CCHP توسط محرک‌های مذکور است. برنامه تمامی معادلات حاکم بر سیستم در نرم افزار MATLAB توسعه داده شده و به‌منظور کمینه سازی هزینه سالیانه با الگوریتم ژنتیک، بهینه ‌می‌شوند. نتایج نشان ‌می‌دهد که گرانترین هزینه سالیانه $/year 106×931765/1 مربوط به‌سیستم با محرک موتور گازسوز، ‌می‌باشد. همچنین ارزانترین هزینه سالیانه برای سیستم با محرک موتور دیزل و برابر با $/year 106×552271/1 حاصل شده است. در نهایت با انتخاب توربین گازی به‌عنوان محرک سیستم این هزینه $/year 106×899054/1 به‌دست آمده است. به‌بیان دیگر هزینه سالیانه سیستم با محرک موتور دیزل در مقایسه با موتور گاز سوز و توربین گازی % 64/19 و %26/ 18 به‌ترتیب کاهش یافته است.

کلیدواژه‌ها


[1] Chen X, Gong G, Wan Z, Luo L, Wan J (2015) Performance analysis of 5 kW PEMFC-based residential micro-CCHP with absorption chiller. Int J Hydro Energy 40: 10647-10657.
[2] Rahmati A, Varedi-Koulaei SM, Ahmadi MH, Ahmadi H (2020) Dimensional synthesis of the Stirling engine based on optimizing the output work by evolutionary algorithms. Energy Rep 6: 1468-1486.
[3] Farzad M, Hassanzadeh H, Safavinejad A, Agaebrahimi M (2015) Energy and exergy analysis and optimization of a cogeneration system based on solid oxide fuel cell for residential applications. Journal of Solid and Fluid Mechanics 5(4): 213-228.
[4] Ghafooryan M, Tavakoli Dastjerd F, shakib E (2014) Technoeconomic evaluation of a CCHP system integrated with reverse osmosis plant for domestic uses for a residential building in bandar abbas. 4th Ann Clean Energy Conference, Kerman, Iran.
[5] Sanaye S, Ardali MR (2009) Estimating the power and number of microturbines in small scale combined heat and power systems. Appl Energy 86: 895-903.
[6] Zhang F, Xu S, Feng D, Chen S, Du R, Su C, et al (2017) A low-temperature multi-effect desalination system powered by the cooling water of a diesel engine. Desal 404: 112-120.
[7] He WF, Xu LN, Han D, Gao L, Yue C, Pu WH (2016) Thermodynamic investigation of waste heat driven desalination unit based on humidification dehumidification (HDH) processes. Appl Therm Eng 100: 315-324.
[8] Hajabdollahi H, Ganjehkaviri A, Nazri Mohd Jaafar M (2015) Assessment of new operational strategy in optimization of CCHP plant for different climates using evolutionary algorithms. Appl Therm Eng 75: 468-480.
[9] Sadatifar S, Ahmadi S, Ghafurian M, Niazmand H (2020)  Optimization of the CHP System, Investigation of its Pollution and Economic Costs in Ideal and Real Conditions in terms of Local and Global Approach. Journal of Solid and Fluid Mechanics 10(1): 161-176.
[10] Borji Bodaghi M, Atashkari K, Ghorbani S, Nariman Zadeh N (2017) Thermodynamic analysis and Pareto optimization of hybrid system consisting of biomass gasification, solid oxide fuel cell and gas turbine. Journal of Solid and Fluid Mechanics 7(1): 113-133.
[11] Abbasi MH, Sayyaadi H, Tahmasbzadebaie M (2018) A methodology to obtain the foremost type and optimal size of the prime mover of a CCHP system for a large-scale residential application. Appl Therm Eng 135: 389-405.
[12] Gholamian E, Hanafizadeh P,  Ahmadi P, Mazzarella L (2020) 4E analysis and three‑objective optimization for selection of the best prime mover in smart energy systems for residential applications: a comparison of four different scenarios. J Therm Analys  Calori 4: 1-21.
[13] Esrafiliana M, Ahmadi R (2019) Energy, environmental and economic assessment of a poly generation system of local desalination and CCHP. Desal 454: 20-37.
[14] Dastgerdi HR, Whittaker PB, Chua HT (2016) New MED based desalination process for low grade waste heat. Desal 395: 57-71.
[15] Ameri M, Jorjani M (2016) Performance assessment and multi-objective optimization of an integrated organic Rankine cycle and multi-effect desalination system. Desal 392: 34-45.
 [16] Al-Mutaz I, Wazeer I (2014) Development of a steady-state mathematical model for MEE-TVC desalination plants. Desal 351: 9-18.
[17] Ettouney HM, El-Dessouky H (2002) Fundamentals of salt water desalination. 1st edn. Elsevier Science.
[18] Miyatake O, Murakami K, Kawata Y (1973) Fujii, Fundamental experiments with flash evaporation. Heat Transf Jpn Res 2: 89-100.
[19] Sanaye S, et al (2008) Selecting the prime movers and nominal powers in combined heat and power systems. Appl Therm Eng 28: 1177-1188.
[20] Hajabdollahi H (2015) Investigating the effects of load demands on selection of optimum CCHP-ORC plant. Appl Therm Eng 87: 547-558.
[21] Ashour MM (2003) Steady state analysis of the TripoliWest LT-HT-MED plant. Desal 152: 191-194.
[22] Sanaye S, Hajabdollahi H (2014) Comparison of different scenarios in optimal design of a CCHP plant. http://pie.sagepub.com/content/early/2014/08/16/0954408914547070.refs.htm.